浅谈提高轨道车辆安全性的危害管控方法

崔世明

摘 要：本文简述了项目应用中提高车辆安全性的几种危害管控重要方法，对其各自在工程中的局限性、适用范围、相互区别进行分析，并对每项工作的分析方法进行了简要的说明。

关键词：轨道交通；危害管控；风险分析；安全性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.202

1 前言

近年来，我国城市轨道交通行业进入了快速发展的阶段。随着科技的发展，电子科技的应用，使得轨道车辆更加复杂，功能更加强大；系统越复杂，就可能导致可靠性和安全性下降。安全是轨道交通运营中不可忽视的重要问题，也是轨道交通管理的主题。所以现阶段危害管控的各种方法作为提高车辆安全性的一种重要手段日渐被推广应用。

2 危害管控方法

2.1 危害登记册（HL）

（1） HL的目的。通过危害登记册，记录与工程合同规定有关的所有危害，对已确定的危害进行审核和跟踪，提供风险减轻措施，并监控危害关闭过程。新的危害经过评估后都将添加到危害登记册中，并且在整个项目执行过程中进行监控，确保所有的危害关闭。

（2） HL的管理及分析方法。此类安全管控将贯穿车辆整个设计、制造、调试与试验及运行（直到质保期结束）过程。安全分析及评估标准将根据工程指定风险矩阵进行，所有安全分析将满足ALARP原则。危害登记册通常包含PHA SHA IHA O&SHA四部分。a）初步危害分析（PHA）。PHA是一种“自上而下”的方法，在概念和方案设计阶段系统地综合地确定有关系统的各种风险。PHA是设计阶段进行危害识别及风险评估工作的第一步，目的是：确定概念和方案设计阶段存在的风险范围和风险程度，以便将安全管理的目标定位在适当的深度。初步风险分析的结果将以文件的形式包含在危害登记册里，在项目概念和方案设计阶段提交。b）系统危害分析（SHA）。进行系统危害分析以便确认和评估与系统设计有关的各种风险，包括部件故障模式、软件错误以及由系统部件和设备之间的功能关系造成的风险。

系统风险分析通常在PHA之后，系统风险分析的结果将在项目概念和方案设计阶段后期以文件形式包含在危害登记册（Hazard Log）中提交。c）接口危害分析（IHA）。将通过接口危害分析确认并评估子系统和/或系统之间存在或潜在的危害及其对整个系统安全的影响。IHA程序通常紧随PHA、SHA程序，重点强调车辆系统的内部和外部接口。将对每个系统之间及系统和外部接口的临界关系进行分析，来识别可能导致的危害。d）运营与维护危害分析（O&SHA）。运营与维护危害分析主要从运营操作的角度对运营操作和维护工作，以及人为活动可能对系统操作和维护有负面影响的工作进行分析。要适当考虑影响安全和操作的全部人为因素和人机方面的因素。

2.2 故障模式、影响及危害性分析（FMECA）

（1）FMECA目的。分析产品中每个潜在的故障模式及对其产品所造成的可能影响，将每一个潜在故障模式及其危害按照它的严重程度及发生概率予以分类的一种自下而上进行归纳的分析方法，有助于找出薄弱环节，并提出专项的改进措施。

（2）FMECA作用。a）定性地找出产品所有可能的故障模式及其影响，采取相应的补偿措施（设计、建造、试验、运营等多方面），已达到降低危害的目的；b）为制定关键项点和严重度较高的单点故障等清单提供定性依据；c）为确定更换有寿件、元器件清单提供可靠性设计与分析的定性信息。d）为确定需要重点控制的质量及工艺过程中的薄弱环节清单提供定性的信息

（3） FMECA的优点与局限性。优点：能够辨识出所有故障模式及影响，并指出如何消除故障模式或降低其影响使设计更加可靠、安全。局限性：FMECA只考虑非并发的故障模式，即单点故障。每个故障模式被认为是相互独立的。

2.3 故障树分析（FTA）

（1）FTA目的。故障树分析以顶事件（不希望发生的故障事件）作为分析目标，通过由上向下的严格层次的故障因果逻辑分析，逐层找出故障事件的必要而充分的直接原因，画出故障树，最终找出导致顶事件发生的所有可能原因和原因组合，在有基础数据时可以计算出顶事件发生的概率和底事件重要度等。

（2） FTA作用。FTA可以帮助判明潜在的故障模式和灾难性危险因素，发现薄弱环节，以便采取相应预防措施，完善维修方案。

（3）FTA的定性分析与定量分析。a）故障树的定性分析。FTA的定性分析的基本结果就是求得的全部最小割集，用于识别导致顶事件发生的所有可能的系统故障模式。有助于判明潜在的故障，避免遗漏重要的故障模式。同时定性分析也是进一步进行定量分析的基础。b）故障树的定量分析。在确定故障树的全部最小割集后，可利用有关的故障数据进行定量分析。定量分析可以计算出顶事件发生的概率，同时可以判断出底事件的重要度。定量分析时，各个底事件是相互独立的（非共因故障）。若某些底事件互相不独立，则按照统计独立的假设进行计算时将出现工程上难以接受的误差，此时必须按照共因故障进行处理。

（4） FTA的优点与局限性。优点：对比FMECA与FTA，可以发现FMECA是采用自下而上的逻辑归纳法，从最基本的零部件故障分析到最终产品的故障。而FTA是采用自上而下逻辑演绎法，从最终的故障分析到基本零部件的故障。FMECA是从故障原因分析道故障的后果；FTA是从故障后果分析到故障原因。但FMECA却是一种单因素的分析方法，方法简单，仅针对单个故障进行分析。在反映连带故障及环境条件对系统可靠性的影响方面有局限性。FTA却能克服这些不足。局限性：为保证FTA分析的准确性，FMECA是必不可少的前期工作，只有FMECA将所有的基本故障模式分析清楚后，底事件才不会出现重大遗漏。同时需要保证FMECA内的故障率数据的精确度，用以FTA内的定量分析输入。所以FTA有一定的依赖性。

3 结语

轨道车辆的危害管控作为有效提高车辆安全性的手段及方法，正在不断的在国内的车辆系统集成商以及设备供应商推广。本文简单阐述了轨道车辆的危害管控的几项重要工作，同时对各项工作的相互区别、依存关系，应用方法进行简要的说明。其各项工作需要贯穿产品的设计、制造、调试、试验及运营验证，用以提高车辆的安全性及可靠性。

参考文献：

[1]EN 50126.铁路应用—可靠性、可用性、维修性和安全性技术规范和验证[J].

[2]EN 50128.铁路应用—通信、信号和处理系统—铁路控制与保护系统软件[J].